UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

CIENCIA DE LOS MATERIALES II (MC-115) Laboratorio de ciencia de los materiales IIINFORME N2: Ensayo de Recocido Contra AcritudPROFESOR:

ING. Mario TiconaINTEGRANTES:

Caichihua Vergara Jordy Robinson 20111119k Quispe Navarrete Jonher Josue 20131075i

Vargas Villanueva Luis Marcelo 20124530FNDICENDICE21. OBJETIVOS32. FUNDAMENTO TEORICO43. TERMINOLOGIA APLICABLE64. REFERENCIAS75. RECURSOS87.1. descripcion85.1. probetas116. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO137. CALCULOS Y RESULTADOS157.1. DaTOS EN TABLAS157.2. GRAFICOS167.3. INDICES DE GRANO177.4. CUESTIONARIO208. CONCLUSIONES229. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES2310. ANEXOS24

OBJETIVOS Observar que durante el tratamiento de recocido de recristalizacin se recuperan algunas propiedades de un material deformado en frio, como por ejemplo, la ductilidad. Conocer los mecanismos de recristalizacin, las transformaciones que ocurren en las estructuras cristalinas en el metal.

Realizar cuadros comparativos de durezas y porcentajes de deformacin, tanto antes del recocido como despus de esteFUNDAMENTO TEORICO

RECOCIDO CONTRA ACRITUDElrecocidoes untratamiento trmicocuya finalidad es el ablandamiento, la recuperacin de la estructura o la eliminacin de tensiones internas generalmente en metales.Cualquier metal que haya sido tratado tiene como resultado una alteracin de las propiedades fsicas del mismo. El recocido consiste en calentar el metal hasta una determinada temperatura para despus dejar que se enfre lentamente, habitualmente, apagando el horno y dejando el metal en su interior para que su temperatura disminuya de forma progresiva. El proceso finaliza cuando el metal alcanza la temperatura ambiente. Mediante la combinacin de varios trabajos en fro y varios recocidos se pueden llegar a obtener grandes deformaciones en metales que, de otra forma, no podramos conseguir.Los metales que han sido deformados en fro adquieren acritud (aumento de dureza), para contrarrestar esto se hace un recocido contra acritud, que consiste en un calentamiento a una temperatura ligeramente superior entre 1/3 a Tf (temperatura de fusin), de acuerdo al tipo de metal. Por un tiempo adecuado, seguido de un enfriamiento al aire o dentro del horno si se quiere evitar oxidacin en el acero, esto es muy aplicado en aceros de bajo contenido de carbono.En el recocido contra acritud podemos distinguir cuatro fases que se producen durante este tratamiento trmico. Trabajo en fro. Consiste en deformar el metal a temperaturas relativamente bajas (temperatura ambiente), producindose un aumento significativo de las dislocaciones, y con un notable incremento de dureza; por lo que para eliminar estas tensiones internas y la dureza innecesaria se efecta el recocido Contra Acritud. Recuperacin. Es la etapa ms sutil del recocido, ocurre entre 100 y 250 C, en la cual no se presenta ningn cambio micro estructural notable pero la movilidad atmica es suficiente para disminuir la concentracin de defectos puntuales, permitiendo que las dislocaciones se muevan a posiciones de ms baja energa, hay una pequea disminucin de dureza y un aumento significativo de la conductividad elctrica del material. Recristalizacin. Esta se produce entre 1/3 a 1/2 de la temperatura de fusin (la temperatura precisa de recristalizacin depender ligeramente del % de trabajo en fro), donde la movilidad atmica es suficiente como para afectar las propiedades mecnicas del material; el resultado micro estructural se llama recristalizacin y ocurre debido a que en la microestructura trabajada en fro aparecen nuevos granos con un eje comn, libre de esfuerzos, agrupados en zonas de alta energa, los cuales crecen juntos hasta que constituyen toda la nueva microestructura, libre de tensiones internas. La disminucin de dureza debido al recocido es significativa y se recuperan las dems propiedades. Crecimiento de grano. Los nuevos granos de la microestructura aumentarn de tamao (coalesce) por el nivel de temperatura y por el tiempo de calentamiento a que es expuesto el material, el cual debe ser cuidadosamente controlado, esta nueva microestructura contiene una gran concentracin de fronteras de grano, esta etapa de crecimiento de grano produce poco ablandamiento adicional al material.Tambin existen distintos tipos de recocido, entre los cuales, tenemos:

Recocido de eliminacin de tensionesPor medio de la deformacin en fro se presentan tensiones en el material. Dichas tensiones pueden provocar deformaciones en las piezas, pero pueden eliminarse mediante un recocido calentando el metal entre 550 y 650C y manteniendo la temperatura durante 30-120 minutos. Despus se refrigera de forma lenta.

Recocido de ablandamientoLos materiales templados o ricos en carbono (sobre 0,9%) son difciles de trabajar mediante arranque de viruta (torneado,fresado, etc) o mediante deformacin en fro. Para ablandar el material puede hacerse un recocido. Se calienta la pieza entre 650 y 750C tras lo cual se mantiene la temperatura durante 3-4 horas antes de disminuir lentamente su temperatura. Es habitual mantener una subida y bajada alternativa de la temperatura en torno a los 723C.

Grfica delrecocidonormal

Recocido normalMediante el recocido normal se afina el grano de la estructura y se compensan las irregularidades de las piezas producidas por deformaciones, ya sea en caliente o en fro, tales comodoblado,fundicin,soldadura, etc. El procedimiento consiste en calentar a temperaturas entre 750 y 980C, conforme al contenido de carbono del material, tras lo que se mantiene la temperatura para despus dejar enfriar lentamente al aire

TERMINOLOGIA APLICABLE Embriones: Es aquel conglomerado de tomos de menor tamao al tamao crtico.

Ncleos: Es una pequea porcin del sistema (que se encuentra en estado lquido) que comienza a solidificarse. Nucleacin homognea: Es aquel tipo de nucleacin que ocurre cuando los tomos o molculas de la fase inicial son iguales tanto qumica como energtica y estructuralmente. Nucleacin heterognea: Es aquel tipo de nucleacin que ocurre cuando los tomos o molculas de la fase inicial no son iguales tanto qumica como energtica y estructuralmente. Radio crtico del ncleo(r*): Es el tamao mnimo de radio en el que un embrin pasa a ser ncleo. Grano: Cristal individual en un metal o aleacin policristalina. Granos equiaxiales: Microestructura mecnica en la que los granos de metal tienen aproximadamente las mismas dimensiones desde el eje hacia todos los bordes. Granos columnares: Microestructura mecnica en la que los granos de metal tienen forma prismtica, con caras de igual dimensin que las bases del prisma. Dislocacin: Una dislocacin es un defecto lineal o unidimensional de la red cristalina en torno a algunos tomos desalineados. Las dislocaciones son de dos tipos: de cua y de hlice. Tambin existen dislocaciones mixtas constituidas tanto por dislocaciones de cua como de hlice Lmite de grano: Superficie que separa los granos adyacentes de un metal policristalino.REFERENCIASBIBLIOGRAFA:

"Ciencia e Ingeniera de los Materiales." W. F. SMITH, Editorial: McGraw-Hill, (2007).

"Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los Materiales" (I, II) W.D. CALLISTER, Jr., Editorial Revert, S.A., (2003).

Ciencia e Ingeniera de los Materiales D. R. ASKELAND, Editorial Paraninfo- Thomson Learning, (2001).

William F. Smith. Fundamentos de ciencia e ingeniera de materiales, Editorial McGrawHill, 1998.

Donald Askeland, Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Editorial THOMPSON EDITORES, 3ra Edicin, 1998.

Wikipedia. Metalografa. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Metalograf%C3%ADaWikipedia. Almina. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAminaProcedimiento de obtencin de almina para pulido de investigaciones metalogrficas. Disponible en: http://www.espatentes.com/pdf/0338019_A1.pdfMicroscopio Metalogrfico. Disponible en: http://www.uam.es/docencia/labvfmat//labvfmat/ Anexo/microscopio_metalografico.htm"Metals Handbook", 1948, American Society for Metals, Metals Park, Ohio.

Apuntes del profesor dados en clase.

RECURSOS

DESCRIPCIN DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADASDurmetro Rockwell:

El durmetro usado en este laboratorio es de la marca Wilson, especficamente el modelo 1JR de procedencia americana, se us la billa de 1/8 y la escala E.

Microscopio:

Lijas:

Para el desbaste de las probetas se debe elegir un patrn de lijas. No se pueden utilizar las lijas corrientes pues daara la probeta y no se podra ver la muestra en el microscopio. Las usadas fueron lijas de agua. Las cuales son enumeradas segn la separacin entre las partculas de pulimiento adheridas a ellas. Se puli de manera tal que las ralladuras dejadas por la lija fueran perpendiculares entre s para minimizar la visibilidad de las mismas.

Pulidora:

La pulidora elctrica utilizada en el laboratorio minimizaba an ms la visibilidad de las ralladuras. Tambin es parte del pulido. Se le denomina desbaste fino ya que el desbaste grueso lo conforman las lijas. Consiste en un motor elctrico, el cual lleva adherido una faja de caucho al eje. Al girar el eje, la faja comienza a hacer girar a la meza pulidora. Para maximizar el objetivo se le puede rociar algn polvo que minimice la friccin.

Reactivos de ataque:

Sirven para hacer visible las caractersticas estructurales de los materiales. Se us alcohol para limpiar la superficie antes y despus del ataque. Para atacarlo se us nital (HNO3).

Horno elctrico para recocido:

PROBETASEl Cobre:El cobre cuyo smbolo es Cu, es el elemento qumico. Se trata de un metal de transicin de color rojizo y brillo metlico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Elementos_del_grupo_11" \h del cobre, se caracterizada por ser de los mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta conductividad elctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material ms

Utilizado para fabricar cables elctricos y otros componentes elctricos y electrnicos.

PROPIEDADES FSICASEl cobre posee varias propiedades fsicas que propician su uso industrial en mltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, despus del hierro y del aluminio, ms consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metlico y, despus de la plata, es el elemento con mayor conductividad elctrica y trmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecnicas y es resistente a la corrosin y oxidacin.La conductividad elctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisin Electrotcnica

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Electrot%C3%A9cnica_Internacional" \h Internacional

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/1913" \h en 1913 como la referencia estndar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed Copper Standard (Estndar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Segn esta definicin, la conductividad del cobre recocido medida a 20 C es igual a 58,1086 S/m. A este valor de conductividad se le asigna un ndice 100% IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa en porcentaje de IACS. La mayora de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100% IACS pero existen excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-11

PROPIEDADES MECANICAS

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquineabilidad, es decir, son fciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir lminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un ndice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la traccin es de 210 MPa, con un lmite elstico de 33,3 MPa. Admite procesos de fabricacin de deformacin como laminacin o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos trmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criognicas.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO1. Luego del tratamiento trmico de recocido, las probetas se dejaron enfriar, para la realizacin de la metalografa de cada una de ellas.

2. Luego se procede a repartir las probetas a diferentes grupos para poder prepararlas para la microfotografa y la posterior medicin de dureza.3. A continuacin se empez a lijarlas con las lijas de 600P, 800P, 1000P, 1200P y 1500P.

4. Despus de lijar se procede a un pulido final de esta forma obtener una superficie preparada para el ataque qumico con nital (HNO3), en una de las caras.

5. Luego, con ayuda del microscopio fotografiamos la parte atacada para poder observar su respectiva metalografa.CALCULOS Y RESULTADOS

DATOS OBTENIDOS DE LA DEFORMACIN EN FROPROBETALoLfPRESION (KGf)DEFORMACINHRB (A)HRB(B)HRB (C)

1(cobre)17,617,600%554252,5

2(bronce)17,617,600%78,68778,8

316,8512,7 6176.9524,63%49,459,17

420,3512,21812340,02%60,143,6

518,559,548,64%6259,4

622.18,362,44%6259,3

722.87,865,78%64,658,9

818,34,331890.376,5%64,8571,3

DATOS OBTENIDOS DEL RECOCIDO CONTRA ACRITUDPROBETADEFORMACINHRH (MEDIO)HRH (EXTREMO)

110%63.560.2

240%64.166.8

350%74.775.4

460%80.259.3

560%78.159.2

680%82.282

GRAFICOS OBTENIDOS

INTERPRETACIN DE LAS MICROGRAFAS

10% DE DEFORMACIN

Obtenemos el ndice de grano (n):

40% DE DEFORMACIN

Obtenemos el ndice de grano (n):

50% DE DEFORMACIN

Obtenemos el ndice de grano (n):

60% DE DEFORMACIN

Obtenemos el ndice de grano (n):

80% DE DEFORMACIN

Obtenemos el ndice de grano (n):

CUESTIONARIO

1. La deformacin plstica de una probeta metlica policristalina a temperaturas bajas respecto a la de fusin, produce cambios en la microestructura y propiedades de la misma. Cules son estos cambios y que procesos pueden ser empleados para recuperar sus valores anteriores? Describir sucintamente estos procesos.

La deformacin plstica en metales policristalinos producen cambios en la microestructura los granos se deforman, se direccionan y se alargan. Las propiedades que varan son de carcter mecnico como su dureza, su resistencia, ductilidad entre otras. Uno de los procesos ms utilizados para recuperar los valores iniciales es el de recocido, en el cual consiste en calentar el metal hasta 1/3 a 1/2 de la temperatura de fusin durante un cierto tiempo y luego enfriar dentro del horno.

2. Que efecto produce las tensiones internas en el material mostrado en la figura adjunta bajo las condiciones a y b. Como evitar este efecto.

El efecto que produce las tensiones internas es el de compresin y una manera de evitar esto es hacindole un tratamiento trmico como puede ser el de temple o el revenido, con esto se incrementara su resistencia a la compresin.

3. Qu factores importantes afectan al proceso de recristalizacin de metales y aleaciones?

Uno de los factores importantes que afectan la recristalizacin es la temperatura de calentamiento, el tiempo ya que este involucra la difusin de los tomos en la frontera de grano, el porcentaje de deformacin del trabajo en fro.4. Describir el proceso de crecimiento de granos. Hacer referencia al esquema adjunto. El proceso de crecimientos de granos de la microestructura aumentarn de tamao (coalesce) por el nivel de temperatura y por el tiempo de calentamiento a que es expuesto el material, en la figura podemos observar que hay una gran concentracin de fronteras de grano y estas han adquirido distintas direcciones. El crecimiento de grano produce ablandamiento adicional al material. 5. En qu se diferencia el proceso de recristalizacin para un material deformado en fro de uno deformado en caliente? El proceso de recristalizacin de un material deformado en fro y uno deformado en caliente variara en el tamao de grano obtenido ya que un deformado en fro cambiara mientras uno deformado en caliente se mantendr.En el deformado en frio aparecen nuevos cristales con la estructura de grano antes de la deformacin en las zonas donde haya alta densidad de dislocaciones. Mientras que en el deformado en caliente sirve para eliminar impurezas y porosidad.

6. A qu se denomina grado de deformacin crtico o porcentaje de deformacin crtico?

Alcanzada una tensin crtica, la deformacin contina sin aumento de tensin o con un aumento de tensin muy suave. Ahora bien, si la probeta es calentada hasta superar cierta temperatura caracterstica de la aleacin (As), comienza a recuperarse la deformacin que permaneca hasta que, cuando la temperatura supera otra temperatura crtica (Af) que tambin depende de la aleacin y los tratamientos trmicos, encontramos que ya no queda deformacin y la probeta se encuentra en sus dimensiones originales. A este comportamiento se lo conoce como Memoria de Forma.

CONCLUSIONES En el recocido las probetas de Cu recuperan sus propiedades mecnicas iniciales antes de la deformacin en frio, tales como la resistividad y ductilidad, eliminando tensiones o dislocaciones que pueden provocar deformaciones en el material a esfuerzo. Luego del recocido de recristalizacin, el tamao de grano aumenta.

Despus del recocido contra acritud, los granos retornan de la forma alargada producida por el deformado en fro a una forma ms globular en la mayora. Cuando menor es la deformacin, ms elevada es la temperatura de recristalizacin (La temperatura de recristalizacin corresponde a la temperatura aproximada a la que un material altamente trabajado en fro se recristaliza por completo en una hora).OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONESObservaciones:

Si despus del pulido, la probeta an presentase lneas que no se borrasen, se debe regresar a una lija media tal como la 600 o 800 para eliminarla, en caso que la lnea sea muy profunda se debe retornar a la 360.

El lijado se debe realizar de un solo sentido y de preferencia se debe realizar en direccin de la cada del agua para ayudar a que los residuos del lijado se desplacen fcilmente.

Cuando se realiza las primeras lijadas, se debe asegurar que se desprenda todo el material quemado por el horno, para asegurar que la muestra se vea correctamente en el microscopio al final del lijado.Recomendaciones:

Es muy importante que se haga un buen lijado de la cara que se va a someter a la metalografa, puesto que esto permitir apreciar con mucha ms claridad la forma y el tamao de los granos en el metal.

Se debera delegar la responsabilidad de la toma de datos a un estudiante y que este pase a los grupos los datos y las fotografas tomadas, de esta manera la informacin sera ms ordenada y fidedigna.

La mayora de las probetas deberan llevarse adecuadamente preparadas para el ensayo de dureza, esto es con las caras paralelas.

ANEXOS

Deformacin 10%(x400)

Deformacin 40%(x400)

Deformacin 50%(x400)

Deformacin 60%(x400)

Deformacin 60%(x400)

Deformacin 80%(x400)

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